Лабораторная работа №1 сравнительная оценка и выбор бпак

Цель работы: провести сравнительную оценку и выбор БПАК на основе метод анализа иерархий.

Краткие теоретические сведения:

Интенсивное распространение беспилотной авиации в мире привело к появлению широкой номенклатуры образцов БПЛА и комплексов на их основе, предлагаемых потенциальному покупателю на мировом рынке. Большое разнообразие беспилотных авиационных комплексов (БПАК) по назначению, тактико-техническим возможностям, стоимости и т.п. значительно усложнило решение задач по их сравнительной оценке и выбору оптимальных образцов.

Ошибочные решения, возникающие при выборе и закупке отдельных аппаратов, а тем более партий, приводят к переоценке возможностей БПАК и значительным финансовым затратам. Объективная оценка существующих БПАК может оказаться полезной также и на этапе их разработки с целью создании конкурентоспособных образцов.

Для решения задач сравнительной оценки и выбора образцов БПАК, существует ряд подходов.

Задача сравнительной оценки и выбора оптимальных образцов БПАК по критерию «эффективность - стоимость» может иметь однокритериальную и многокритериальную постановки.

Постановку многокритериальной задачи можно сформулировать в следующем виде: из множества J сравниваемых образцов БПАК ( ) заданного - го класса со своим перечнем X сравниваемых характеристик (показателей) ( ), которые описываются интегральным показателем качества комплекса (ИПК), необходимо выбрать по критериям их эффективности и стоимости оптимальный образец БПАК с максимальным уровнем интегрального показателя качества ИПК_тах и с минимальным уровнем стоимостных затрат C_min.

При сведении одного из критериев «эффективность-стоимость» в разряд ограничений задача выбора БПАК может сводиться к однокритериальной.

Методические подходы к решению задачи выбора БПАК

Одной из специфических особенностей задачи сравнительной оценки образцов БПАК из некоторого множества и выбора оптимального (рационального) из них является значительное количество возможных альтернативных решений на основе показателей их технического совершенства. Техническое совершенство образцов БПАК оценивается их техническим уровнем, под которым понимается относительная характеристика качества, основанная на сопоставлении значений показателей технического совершенства оцениваемого объекта с соответствующими базовыми значениями.

Для решения поставленной задачи существует ряд методических подходов [1...6], среди которых такие, как методы анализа иерархий [1...3], простого взвешивания, идеальной точки [1, 6] и метод ЕЛЕКТРА [4].

Метод анализа иерархий (МАИ) или метод аналитических иерархических процессов относится к многокритериальным методам принятия решений. Он базируется на иерархической или сетевой структуре представления модели принятия решений и определения приоритетов альтернативных вариантов на основе суждений лица принимающего решение (ЛПР) [2,3].

МАИ является одним из самых востребованных при решении задач сравнительной оценки и выбора сложной технической системы (СТС) различного назначения.

Для решения задачи выбора образцов БПАК и разработки ее методического обеспечения рассмотрим применение МАИ и проиллюстрируем результаты его применения на примере.

Сравнительная оценка образцов БПАК на основе МАИ базируется на четырехуровневой иерархической структуре и включает: общее представление о сравниваемых образцах: назначение, классификация, решаемые задачи (первый уровень); их характеристики, показатели, критерии (второй уровень); интегральные критерии сравниваемых образцов (третий уровень); результат выбора образцов БПАК на основе обобщенного критерия (четвертый уровень).

МАИ базируется на оценках степени влияния факторов нижнего уровня иерархии (сравниваемых образцов БПАК) на критерии и показатели высших уровней иерархий и наиболее полном учете всех значимых показателей, характеризующих свойства сравниваемых образцов.

К основным этапам алгоритма сравнительной оценки и выбора образцов БПАК на базе МАИ, можно отнести следующие.

1. Выбор показателей и интегральных критериев для проведения сравнительной оценки.

2. Построение структуры решения задачи сравнительной оценки и выбора образцов БПЛА.

1. Проведение попарного сравнения показателей.

4. Вычисление векторов приоритетов низших уровней.

5. Вычисление глобальных приоритетов.

Реализация данного алгоритма приводит к отысканию предпочтительного варианта решения задачи выбора.

Алгоритм решения задачи выбора БПАК на основе МАИ

Поясним данный алгоритм на примере выбора наилучшего варианта из четырех сравниваемых гипотетических образцов БПАК.

Этап 1.

В качестве интегральных показателей качества (ИПК) принимаем техническое совершенство и экономичность БПАК, а в качестве конечного показателя их свертку с весовыми коэффициентами. Каждый из ИПК определяется совокупностью показателей (критериев), наиболее полно отражающих специфику данного класса БПАК. Так, например, для БПАК, решающего задачи разведки наземной стационарной цели или поиска подвижной цели в заданном районе, к таким показателям (группам показателей) можно отнести:

X1 - дальность действия комплекса, км;

Х2 - продолжительность полета БПЛА, мин. (удельный расход топлива, кг/Н*ч);

ХЗ - крейсерскую скорость, км/ч;

Х4 - радиус разворота БПЛА, м;

Х5 - продолжительность различных видов подготовок БПАК (времена свертывания и развертывания комплекса);

Х6 - масса полезной нагрузки, кг (взлётная масса БПЛА);

Х7 - параметры поля зрения (угол обзора, диапазон изменения углов обзора);

Х8 - разрешающая способность на местности;

Х9 - количество воспринимаемых градаций яркости;

X10 - минимальная яркость обнаруживаемой цели и др.

Для иллюстрации применения МАИ и выбора оптимального образца БПЛА из сравниваемой совокупности выбран сокращенный перечень их показателей и характеристик (табл. 1).

Таблица 1

Показатели сравнительной оценки БПЛА

Обозначения	Показатели сравнительной оценки БПЛА
П1	дальность полета БПЛА, км
П2	крейсерская скорость, км/ч
ПЗ	продолжительность полета, ч
П4	удельный расход топлива, кг/(Нч)
П5	масса полезной нагрузки, кг
П6	затраты на техническое обслуживание БПЛА, чел.- ч

Этап 2.

На основе взаимосвязей между характеристиками, показателями, ИПК образцов БПЛА и результатами их сравнительной оценки составляем структурную схему показателей (рис.1).

Этап 3.

Оценки экспертов по определению степени влияния показателей на ИПК формируются на основе 9-ти балльной шкалы сравнений альтернатив, приведенной в табл. 2 [2].

Очевидно, что один и тот же единичный показатель может оказывать различное влияние на каждый ИПК. Сравнения проводятся следующим образом: если П2 значительно преобладает над П4, то элементу таблицы с координатой 2:4 присваивается значение 7, а при сравнении П4 с П2 элементу таблицы с координатой 4:2 присваивается обратное значение. Результаты попарного сравнения показателей для уровня 3 на основе рассмотренной шкалы, приведены в табл. 3 и 4.

Таблица 2